(57)【要約】【課題】  安価に製造することが可能で、エネルギー効率が良い湿度検出装置および画像形成装置を提供すること。【解決手段】  発光素子と受光素子の間に、周囲の環境湿度に応じて繊維の太さが変わる繊維を配置し、該繊維の透過光量の変化によって湿度を検出するようにしたことを特徴とする湿度検出装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と受光素子の間に、周囲の環境湿度に応じて繊維の太さが変わる繊維を配置し、該繊維の透過光量の変化によって湿度を検出するようにしたことを特徴とする湿度検出装置。
【請求項２】
前記繊維は、繊維の方向を決まった角度に編んだ網目状の第一シートと、第一シートの繊維の方向とは異なる角度で編んだ第二のシートを重ねたものであることを特徴とする請求項1に記載の湿度検出装置。
【請求項３】
あらかじめ基板上に実装された発光素子と受光素子に、周囲の環境湿度に応じて繊維の太さが変わる繊維を内蔵した一体ユニットを装着する構成にすることを特徴とする請求項１に記載の湿度検出装置。
【請求項４】
発光素子と受光素子、前記の繊維及び周辺回路を基板上に一体構成し、該周辺回路の抵抗値を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の湿度検出装置。
【請求項５】
抵抗値の調整は、可変抵抗であることを特徴とする請求項４に記載の湿度検出装置。
【請求項６】
抵抗値の調整は、チップ抵抗であることを特徴とする請求項４に記載の湿度検出装置。
【請求項７】
発光素子の波長は、赤外であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の湿度検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の湿度検出装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中の湿度を透過光の変化により検知する湿度検出装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、湿度センサとしては吸湿性物質の電気抵抗等の変化を利用した方法が知られている。図１０（ａ）に示されるように櫛歯形電極２を形成した基板１上に吸湿性物質である高分子あるいはセラミックを薄膜形成するか、図１０（ｂ）に示されるように高分子あるいはセラミックからなる吸湿性物質３を蒸着等によって形成した電極４で挾んだサンドイッチ型の素子を作製する。そして水分の吸脱着による電極間の電気抵抗あるいは静電容量の変化を測定することで湿度を検知している。
【０００３】
また、光を使った湿度センサとしては、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５で提案されている。
【特許文献１】特公平６−９０１３９号公報
【特許文献２】特開昭５６−６７７３８号公報
【特許文献３】特開昭５６−１１００３９号公報
【特許文献４】特開昭６３−１９５３９号公報
【特許文献５】特開昭５９−２０４７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の様に吸湿性物質の電気抵抗等の変化を利用する方法はあらかじめ基板上に櫛歯形電極を形成しておくか、吸湿性物質の両面に電極を蒸着等によって形成しておく必要がある。また、吸湿性物質にセラミックを用いた場合、定期的に感度回復のためにヒータ等による加熱によって吸着物質を除去する必要がある。
【０００５】
また、高コストといった問題があった。また、特許文献１の提案では、機能性色素膜をガラス等の透明基板上に形成したものを光源と受光部の間に設置している。特許文献２の提案では、受光素子と発光素子の間に光の吸収系数が変化する感湿樹脂を介装する。特許文献３の提案では、レンズもしくはレーザを使う。特許文献４の提案は、光源にタングステンランプを使いヒータで光透過膜を加熱する構成である。どれも共に高コストであるおそれがある。特許文献５の提案によれば、反射型のセンサを用いて乱反射を検出するので、発光源の光量を大きくする必要があり、エネルギー効率が悪いおそれがある。
【０００６】
本発明は係る従来技術の問題点に着目してなされたもので、水分の吸脱着によって繊維の直径が変化し繊維の太さが変わる作用を利用して湿度を検知しようとするものであり、発光素子と受光素子の間にその繊維を配置するだけで、安価に製造することが可能で、光を透過させる構成なのでエネルギー効率が良い湿度検出装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【０００８】
（１）発光素子と受光素子の間に、周囲の環境湿度に応じて繊維の太さが変わる繊維を配置し、該繊維の透過光量の変化によって湿度を検出するようにしたことを特徴とする湿度検出装置。
【発明の効果】
【０００９】
本出願に係る第１の発明によれば、発光素子と受光素子の間に、周囲の環境湿度に応じて繊維の太さが変わる繊維を配置し、該繊維の透過光量の変化によって湿度を検出するようにするので安価で安定した湿度センサが構成できる。
【００１０】
本出願に係る第２の発明によれば、前記繊維は、繊維の方向を一定角度に編んだ網目状の第一シートと、第一シートの繊維の方向とは異なる角度で編んだ第二のシートを重ねたものであることにより、湿度に対して出力電圧が大きく変化する湿度検出装置が提供できる。
【００１１】
本出願に係る第３の発明によれば、あらかじめ基板上に実装された発光素子と受光素子に、周囲の環境湿度に応じて繊維の太さが変わる繊維を内蔵した一体ユニットを装着する構成にすることにより、工数が少なくコストも安い湿度センサが提供できる。
【００１２】
本出願に係る第４の発明によれば、発光素子と受光素子、前記の繊維及び周辺回路を基板上に一体構成し、該周辺回路の抵抗値を調整することにより、ばらつきを抑えて安定した湿度検出装置を提供できる。
【００１３】
本出願に係る第５の発明によれば、抵抗値の調整は、可変抵抗であることにより、ばらつきの少ない安定した湿度検出装置を提供できる。
【００１４】
本出願に係る第６の発明によれば、抵抗値の調整は、チップ抵抗であることにより、ばらつきの少ない安定した安価な湿度検出装置を提供できる。
【００１５】
本出願に係る第７の発明によれば、発光素子の波長は、赤外であることにより、外光の影響を受けにくい湿度検出装置を提供できる。
【００１６】
本出願に係る第８の発明によれば、安価な湿度検出装置を備えることにより、従来よりも安価にできる画像形成装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１８】
（第１の実施例）
先ず、本発明を適用可能な第１の実施例を図１〜５に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の基本構成を示した説明図である。
【００２０】
３２は、発光ダイオード（以下ＬＥＤと記す）、３３は、フォトダイオード（以後ＰＤと記す）、３１は、繊維であり具体的には、アクリレート系やポリマー系等の高吸水高吸湿繊維である。
【００２１】
図２は、本実施例における湿度検出回路図である。
【００２２】
１チップマイクロコンピュータ（以後ＣＰＵと記す）８０９は、アナログ出力ポート（以後ＡＯＵＴと記す）から信号を出力し、ベース抵抗８０１を介してトランジスタ８０２のベース電流を制御することにより、ＬＥＤ３２の電流を設定する。８０４は電流制限抵抗、８０３は、エミッタ抵抗である。
【００２３】
ＰＤ３３の出力は、オペアンプ８０８によって増幅される。この増幅率は、抵抗８０６／抵抗８０７となる。このオペアンプ８０８の出力をＣＰＵ８０９のＡ／Ｄポートで読取り相対湿度を検出する。ただしこの構成では、ＬＥＤ３２及び周辺回路のバラツキ等で校正する必要がある。その方法は、工場出荷時に安定した湿度（例えば５０％）環境でオペアンプ８０８の出力電圧が４．５ＶになるようにＣＰＵ８０９のＡＯＵＴを自動調整し、不図示の不揮発性メモリに記憶する。電源投入直後にこの値を読み出し、ＡＯＵＴから出力させる。
【００２４】
図３は、図２の回路を用いて湿度を測定したときの検出特性を示したグラフである。
【００２５】
出力は、２０１の曲線となり湿度が上がると透過率が上がる。そうするとＰＤ３３のカソード電圧が下がり、オペアンプ８０８の出力は、低下する。
【００２６】
図４は、本実施例における湿度センサ１０１の構成図である。
【００２７】
繊維を樹脂で構成した繊維ホルダ３６にはめ込み、フォトインタラプタ３７に組み合わせたものである。
【００２８】
これまで説明した湿度センサをレーザープリンタに応用した例を説明する。
【００２９】
図５は、モノクロレーザプリンタの断面図である。
【００３０】
現像剤すなわちトナーをプリント用紙等の記録材に定着させることで、メモリ上に記憶されているイメージを可視化する画像形成装置は、レーザビームプリンタや複写機に代表され、その静粛性から広く利用されている。
【００３１】
このような画像形成装置におけるプリント動作は、公知の電子写真技術、すなわち、露光、現像、転写のプロセスを経て、プリント用紙等の記録材上にトナーで可視化した像を担持させ、最後にこのトナー像を該記録材に定着させることで終了するものである。
【００３２】
５３は用紙Ｐの用紙カセット、１２は、用紙Ｐの有無を検知するための用紙有無検知レバー、１１は用紙有無検知センサである。用紙有無検知センサ１１は、透過型のフォトインタラプタであり用紙Ｐが用紙カセット５３に無いときに、用紙有無検知レバー１２がこの用紙有無検知センサ１１の検知部を遮光する構成となっている。
【００３３】
そして、用紙供給ローラ５４の下流には用紙Ｐを搬送するフィードローラ５１及び複数の用紙Ｐが重なって供給された場合に用紙カセット５３に用紙Ｐを戻す方向に回転するリタードローラ５２、給紙を完了したことを検知する給紙センサ（不図示）、同期搬送するレジストローラ対５５が設けられ、レジストローラ対５５に用紙Ｐが至ったことを検知するレジストセンサ２７を備えている。
【００３４】
レジストローラ対５５の下流にはレーザスキャナ部１８からのレーザ光に基づいて感光ドラム５６上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ２１が設けられている。感光ドラム５６上のトナー像は、転写ローラ５７によって用紙Ｐに転写させる。更に、プロセスカートリッジ２１の下流には用紙Ｐ上に形成されたトナー像を熱加圧定着する定着器６が設けられており、定着器６の下流には用紙Ｐの通過を検知する定着排紙センサ１５が設けられている。記録が完了した用紙Ｐは、マシン上部にある積載トレイ（但し、図示せず）に積載される。
【００３５】
また、１４は用紙Ｐを挟持搬送する搬送ローラである。
【００３６】
さらに、前記レーザスキャナ部１８は、レーザ光を発光するレーザユニット２６、このレーザユニット２６からのレーザ光を感光ドラム５６上に走査するためのポリゴンモータ２５、結像レンズ群１９、折り返しミラー２０等により構成されている。
【００３７】
定着器６は、定着ローラ７、定着ローラ７を加熱するヒータ８、定着ローラ７に圧接する加圧ローラ９、サーミスタ等の感温素子１０等により構成されている。
【００３８】
そして、前記プロセスカートリッジ２１は、公知の電子写真プロセスの必要な、感光ドラム５６、前露光ランプ２２、一次帯電器２３、現像器１６、クリーナブレード２４等から構成されている。１０１は、湿度センサである。湿度センサ１０１の配置は、定着器６からできるだけ遠ざける必要がある。その理由は、定着器６を用紙Ｐが通過する際に水分を放出し、誤差が大きくなるからである。ＬＥＤは、外光に強い赤外の波長を発光するタイプである。
【００３９】
湿度センサ１０１は、前記転写ローラから用紙Ｐに転写させるときのバイアス値を決める際に使う。たとえば、湿度２０％のときには、転写バイアス＋３．０ｋＶを転写ローラに印加する。湿度８０％のときには、転写バイアス＋１．０ｋＶを転写ローラに印加する。その途中は、直線補間を行う。
【００４０】
尚、本実施例では、モノクロレーザプリンタを例に挙げた。しかし、カラーレーザプリンタにも適用可能であり、カラーレーザプリンタに適用する際には、中間転写体へのバイアス値をも最適値に設定することもできる。さらに複写機、ＦＡＸ等の画像形成装置、また、エアコン等の湿度を検知する必要がある家電製品に適用可能であることは、言うまでも無い。
【００４１】
（第２の実施例）
第１の実施例と重複する箇所の説明は、同一記号を付し説明を省略する。
【００４２】
図６は、本実施例を説明する概念図である。
【００４３】
３４は、繊維の方向を網目状にした第一のシートであり、３５は、繊維の方向を網目状にした第二のシートである。本実施例では、この２枚のシートを繊維の方向が４５°になるように重ねた。このようにシート３４、３５を２枚使うことにより、図３の２０２の曲線となり誤差を小さく検出することができる。
【００４４】
（第３の実施例）
第１及び第２の実施例と重複する箇所の説明は、同一記号を付し説明を省略する。
【００４５】
図７は、湿度センサをその他の機能をもった基板上に構成した斜視図である。
【００４６】
３７は、基板である。この基板は、湿度検知回路のみならず、例えば第１の実施例で説明したモノクロレーザプリンタのコントロール基板等である。その一部で湿度センサを構成している。このように繊維３１をホルダ３６に固定し、そのホルダ３６を後からつけることにより、実装工程が簡易にできるといったメリットがある。
【００４７】
制御の方法等は、第１の実施例に述べた通りでよい。
【００４８】
（第４の実施例）
第１乃至第３の実施例と重複する箇所の説明は、同一記号を付し説明を省略する。
【００４９】
図８は、第４の実施例の回路図である。
【００５０】
８１０は、ＬＥＤ３２の電流制限の可変抵抗（ボリューム）である。湿度センサとして８１１の回路をユニットにする。そして単体で一定の湿度（例えば５０％）の環境下でオペアンプ８０８の出力が４．０Ｖとなるように調整する。こうすることにより、湿度センサユニットでばらつきが抑えられる。
【００５１】
図９は、本実施例の斜視図である。
【００５２】
このようにユニットで調整することにより、応用する製品たとえば、乾燥機、プリンタ、エアコン等の工場で調整する必要が無くなり、工程が安価にできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の基本構成を示した説明図
【図２】第１実施例の回路図
【図３】第１実施例の検出特性を示したグラフ
【図４】第１実施例のセンサ構成図
【図５】第１実施例のプリンタ主断面図
【図６】第２実施例の基本構成を示した説明図
【図７】第３実施例の構成を示した基板の斜視図
【図８】第４実施例の回路図
【図９】第４実施例のセンサユニット斜視図
【図１０】従来例のセンサユニット斜視図
【符号の説明】
【００５４】
３１    繊維
３２    発光ダイオード（ＬＥＤ）
３３    フォトダイオード（ＰＤ）
３６    繊維ホルダ
１０１  湿度センサ
８０９  １チップマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）
８１１  湿度センサユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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